K8S高可用集群部署

[TOC]

1. 前置知识点

1.1 生产环境可部署Kubernetes集群的两种方式

1. Kubeadm

    Kubeadm是一个K8s部署工具，提供kubeadm init和kubeadm join，用于快速部署Kubernetes集群。官方地址：`https://kubernetes.io/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/`。

2. 二进制包

    从github下载发行版的二进制包，手动部署每个组件，组成Kubernetes集群。Kubeadm降低部署门槛，但屏蔽了很多细节，遇到问题很难排查。如果想更容易可控，推荐使用二进制包部署Kubernetes集群，虽然手动部署麻烦点，期间可以学习很多工作原理，也利于后期维护。

1.2 安装要求

在开始之前，部署Kubernetes集群机器需要满足以下几个条件：

- 一台或多台机器，操作系统 CentOS7.x-86_x64
- 硬件配置：2GB或更多RAM，2个CPU或更多CPU，硬盘30GB或更多
- 可以访问外网，需要拉取镜像，如果服务器不能上网，需要提前下载镜像并导入节点
- 禁止swap分区

1.3 准备环境

1. 软件环境：

软件	版本
操作系统	CentOS7.6_x64(mini)
Docker	19-ce
Kubernetes	1.18

所有需要的安装文件下载地址：

链接: https://pan.baidu.com/s/1k5KcqH1s4c1GG9S-QQpkbQ 密码: nk30

2. 服务器规划：

角色	IP	组件
k8s-master1	10.1.1.204	kube-apiserver, kube-controller-manager, kube-scheduler, etcd
k8s-master2	10.1.1.230	kube-apiserver, kube-controller-manager, kube-scheduler, etcd
k8s-worker1	10.1.1.151	kubelet, kube-proxy, docker, etcd
k8s-worker2	10.1.1.186	kubelet, kube-proxy, docker, etcd
k8s-lb1	10.1.1.220, 10.1.1.170(VIP)	Nginx L4
k8s-lb2	10.1.1.169	Nginx L4

须知：考虑到有些朋友电脑配置较低，这么多虚拟机跑不动，所以这一套高可用集群分两部分实施，先部署一套单Master架构（10.1.1.204/151/186），再扩容为多Master架构（上述规划），顺便熟悉下Master扩容流程。

单Master架构图：

image

单Master服务器规划：

角色	IP	组件
k8s-master1	10.1.1.204	kube-apiserver, kube-controller-manager, kube-scheduler, etcd
k8s-worker1	10.1.1.151	kubelet, kube-proxy, docker, etcd
k8s-worker2	10.1.1.186	kubelet, kube-proxy, docker, etcd

1.4 操作系统初始化配置

# 关闭防火墙
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld

# 关闭selinux
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config  # 永久
setenforce 0  # 临时

# 关闭swap
swapoff -a  # 临时
sed -ri 's/.*swap.*/#&/' /etc/fstab    # 永久

# 根据规划设置主机名
hostnamectl set-hostname <hostname>

# 在所有主机添加hosts
cat >> /etc/hosts << EOF
10.1.1.204 k8s-master1
10.1.1.230 k8s-master2
10.1.1.151 k8s-worker1
10.1.1.186 k8s-worker2
10.1.1.220 k8s-lb1
10.1.1.169 k8s-lb2
EOF

# 将桥接的IPv4流量传递到iptables的链
cat > /etc/sysctl.d/k8s.conf << EOF
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
EOF
sysctl --system  # 生效

# 时间同步
yum install ntpdate -y
ntpdate time.windows.com

2. 部署Etcd集群

2.1 集群规划

Etcd 是一个分布式键值存储系统，Kubernetes使用Etcd进行数据存储，所以先准备一个Etcd数据库，为解决Etcd单点故障，应采用集群方式部署，这里使用3台组建集群，可容忍1台机器故障，当然，你也可以使用5台组建集群，可容忍2台机器故障。

节点名称	IP
etcd1(k8s-master1)	10.1.1.204
etcd2(k8s-worker1)	10.1.1.151
etcd3(k8s-worker2)	10.1.1.186

注：为了节省机器，这里与K8s节点机器复用。也可以独立于k8s集群之外部署，只要apiserver能连接到就行。

2.2 准备cfssl证书生成工具

cfssl是一个开源的证书管理工具，使用json文件生成证书，相比openssl更方便使用。

找任意一台服务器操作，这里用Master节点。

wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssljson_linux-amd64
wget https://pkg.cfssl.org/R1.2/cfssl-certinfo_linux-amd64
chmod +x cfssl_linux-amd64 cfssljson_linux-amd64 cfssl-certinfo_linux-amd64
mv cfssl_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssl
mv cfssljson_linux-amd64 /usr/local/bin/cfssljson
mv cfssl-certinfo_linux-amd64 /usr/bin/cfssl-certinfo

2.3 生成Etcd证书

1. 自签证书颁发机构（CA）

创建工作目录：

mkdir -p ~/TLS/{etcd,k8s}
cd ~/TLS/etcd

自签CA：

cat > ca-config.json << EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

cat > ca-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd CA",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF

生成证书：

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -
ls *pem
ca-key.pem  ca.pem

2. 使用自签CA签发Etcd HTTPS证书

创建证书申请文件：

cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "etcd",
    "hosts": [
    "10.1.1.204",
    "10.1.1.151",
    "10.1.1.186"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing"
        }
    ]
}
EOF

注：上述文件hosts字段中IP为所有etcd节点的集群内部通信IP，一个都不能少！为了方便后期扩容可以多写几个预留的IP。

生成证书：

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=www server-csr.json | cfssljson -bare server

s
server-key.pem  server.pem

3. 从GitHub上下载二进制文件

下载地址：https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.4.9/etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz

4. 部署Etcd集群

以下在节点1上操作，为简化操作，待会将节点1生成的所有文件拷贝到节点2和节点3。

1. 创建工作目录并解压二进制包

mkdir /opt/etcd/{bin,cfg,ssl} -p
tar zxvf etcd-v3.4.9-linux-amd64.tar.gz
mv etcd-v3.4.9-linux-amd64/{etcd,etcdctl} /opt/etcd/bin/

2. 创建etcd配置文件

cat > /opt/etcd/cfg/etcd.conf << EOF
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://10.1.1.204:2380"
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://10.1.1.204:2379"
#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://10.1.1.204:2380"
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://10.1.1.204:2379"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://10.1.1.204:2380,etcd-2=https://10.1.1.151:2380,etcd-3=https://10.1.1.186:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
EOF

ETCD_NAME：节点名称，集群中唯一
ETCD_DATA_DIR：数据目录
ETCD_LISTEN_PEER_URLS：集群通信监听地址
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：客户端访问监听地址
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：集群通告地址
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS：客户端通告地址
ETCD_INITIAL_CLUSTER：集群节点地址
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN：集群Token
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：加入集群的当前状态，new是新集群，existing表示加入已有集群

3. systemd管理etcd集群

cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service << EOF
[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/opt/etcd/cfg/etcd.conf
ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd \
--cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \
--peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \
--trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \
--logger=zap
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

4. 拷贝刚才生成的证书

把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：

cp ~/TLS/etcd/ca*.pem ~/TLS/etcd/server*.pem /opt/etcd/ssl/

5. 将上面节点1所有生成的文件拷贝到节点2和节点3

scp -r /opt/etcd/ root@10.1.1.151:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@10.1.1.151:/usr/lib/systemd/system/
scp -r /opt/etcd/ root@10.1.1.186:/opt/
scp /usr/lib/systemd/system/etcd.service root@10.1.1.186:/usr/lib/systemd/system/

然后在节点2和节点3分别修改etcd.conf配置文件中的节点名称和当前服务器IP：

vi /opt/etcd/cfg/etcd.conf
#[Member]
ETCD_NAME="etcd-1"   # 修改此处，节点2改为etcd-2，节点3改为etcd-3
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="https://192.168.31.71:2380"   # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="https://192.168.31.71:2379" # 修改此处为当前服务器IP

#[Clustering]
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="https://192.168.31.71:2380" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="https://192.168.31.71:2379" # 修改此处为当前服务器IP
ETCD_INITIAL_CLUSTER="etcd-1=https://192.168.31.71:2380,etcd-2=https://192.168.31.72:2380,etcd-3=https://192.168.31.73:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"

**6. 启动并设置开机自启(全部etcd节点执行) **

systemctl daemon-reload
systemctl start etcd
systemctl enable etcd

7. 查看集群状态

ETCDCTL_API=3 /opt/etcd/bin/etcdctl --cacert=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert=/opt/etcd/ssl/server.pem --key=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints="https://10.1.1.204:2379,https://10.1.1.151:2379,https://10.1.1.186:2379" endpoint health

https://10.1.1.204:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 12.415974ms
https://10.1.1.151:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 14.409434ms
https://10.1.1.186:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 14.447958ms

如果输出上面信息，就说明集群部署成功。如果有问题第一步先看日志：/var/log/message 或 journalctl -u etcd

3. 安装Docker

下载地址：https://download.docker.com/linux/static/stable/x86_64/docker-19.03.9.tgz。

以下在所有节点操作。这里采用二进制安装，用yum安装也一样。

3.1 解压二进制包

tar zxf docker-19.03.9.tgz
mv docker/* /usr/bin

3.2 systemd管理docker

cat > /usr/lib/systemd/system/docker.service << EOF
[Unit]
Description=Docker Application Container Engine
Documentation=https://docs.docker.com
After=network-online.target firewalld.service
Wants=network-online.target
[Service]
Type=notify
ExecStart=/usr/bin/dockerd
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
LimitNOFILE=infinity
LimitNPROC=infinity
LimitCORE=infinity
TimeoutStartSec=0
Delegate=yes
KillMode=process
Restart=on-failure
StartLimitBurst=3
StartLimitInterval=60s
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

3.3 创建配置文件

mkdir /etc/docker
cat > /etc/docker/daemon.json << EOF
{
  "registry-mirrors": ["https://b9pmyelo.mirror.aliyuncs.com"]
}
EOF

registry-mirrors 阿里云镜像加速器

3.4 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start docker
systemctl enable docker

4. 部署Master Node

4.1 生成kube-apiserver证书

1. 自签证书颁发机构（CA）

cd ~/TLS/k8s/

cat > ca-config.json << EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "kubernetes": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

cat > ca-csr.json << EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

生成证书：

cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

ls *pem
ca-key.pem  ca.pem

2. 使用自签CA签发kube-apiserver HTTPS证书

创建证书申请文件：

cat > server-csr.json << EOF
{
    "CN": "kubernetes",
    "hosts": [
      "10.0.0.1",
      "127.0.0.1",
      "10.1.1.204",
      "10.1.1.230",
      "10.1.1.151",
      "10.1.1.186",
      "10.1.1.220",
      "10.1.1.169",
      "10.1.1.170",
      "kubernetes",
      "kubernetes.default",
      "kubernetes.default.svc",
      "kubernetes.default.svc.cluster",
      "kubernetes.default.svc.cluster.local"
    ],
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "BeiJing",
            "ST": "BeiJing",
            "O": "k8s",
            "OU": "System"
        }
    ]
}
EOF

注：上述文件hosts字段中IP为所有Master/LB/VIP IP，一个都不能少！为了方便后期扩容可以多写几个预留的IP。

10.0.0.1、127.0.0.1、kubernetes*不要删除

生成证书：

cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes server-csr.json | cfssljson -bare server

ls server*pem
server-key.pem  server.pem

4.2 从GitHub下载二进制文件

下载地址https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/master/CHANGELOG/CHANGELOG-1.18.md#v1183。

注：打开链接你会发现里面有很多包，下载一个server包就够了，包含了Master和Worker Node二进制文件。

例如：https://dl.k8s.io/v1.18.3/kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz。

4.3 解压二进制包

mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs} 
tar zxf kubernetes-server-linux-amd64.tar.gz
cd kubernetes/server/bin
cp kube-apiserver kube-scheduler kube-controller-manager /opt/kubernetes/bin
cp kubectl /usr/bin/

4.4 部署kube-apiserver

1. 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf << EOF
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--etcd-servers=https://192.168.100.81:2379,https://192.168.100.82:2379,https://192.168.100.83:2379 \\
--bind-address=192.168.100.81 \\
--secure-port=6443 \\
--advertise-address=192.168.100.81 \\
--allow-privileged=true \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--enable-admission-plugins=NamespaceLifecycle,LimitRanger,ServiceAccount,ResourceQuota,NodeRestriction \\
--authorization-mode=RBAC,Node \\
--enable-bootstrap-token-auth=true \\
--token-auth-file=/opt/kubernetes/cfg/token.csv \\
--service-node-port-range=30000-32767 \\
--kubelet-client-certificate=/opt/kubernetes/ssl/server.pem \\
--kubelet-client-key=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--tls-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/server.pem  \\
--tls-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/server-key.pem \\
--client-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--etcd-cafile=/opt/etcd/ssl/ca.pem \\
--etcd-certfile=/opt/etcd/ssl/server.pem \\
--etcd-keyfile=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \\
--audit-log-maxage=30 \\
--audit-log-maxbackup=3 \\
--audit-log-maxsize=100 \\
--audit-log-path=/opt/kubernetes/logs/k8s-audit.log"
EOF

注：上面两个\ \ 第一个是转义符，第二个是换行符，使用转义符是为了使用EOF保留换行符。

–logtostderr：启用日志
–v：日志等级
–log-dir：日志目录
–etcd-servers：etcd集群地址
–bind-address：监听地址
–secure-port：https安全端口
–advertise-address：集群通告地址
–allow-privileged：启用授权
–service-cluster-ip-range：Service虚拟IP地址段
–enable-admission-plugins：准入控制模块
–authorization-mode：认证授权，启用RBAC授权和节点自管理
–enable-bootstrap-token-auth：启用TLS bootstrap机制
–token-auth-file：bootstrap token文件
–service-node-port-range：Service nodeport类型默认分配端口范围
–kubelet-client-xxx：apiserver访问kubelet客户端证书
–tls-xxx-file：apiserver https证书
–etcd-xxxfile：连接Etcd集群证书
–audit-log-xxx：审计日志

2. 拷贝刚才生成的证书

把刚才生成的证书拷贝到配置文件中的路径：

cp ~/TLS/k8s/ca*pem ~/TLS/k8s/server*pem /opt/kubernetes/ssl/

3. 启用 TLS Bootstrapping 机制

TLS Bootstraping：Master apiserver启用TLS认证后，Node节点kubelet和kube-proxy要与kube-apiserver进行通信，必须使用CA签发的有效证书才可以，当Node节点很多时，这种客户端证书颁发需要大量工作，同样也会增加集群扩展复杂度。为了简化流程，Kubernetes引入了TLS bootstraping机制来自动颁发客户端证书，kubelet会以一个低权限用户自动向apiserver申请证书，kubelet的证书由apiserver动态签署。所以强烈建议在Node上使用这种方式，目前主要用于kubelet，kube-proxy还是由我们统一颁发一个证书。

TLS bootstraping 工作流程：

img

创建上述配置文件中token文件：

cat > /opt/kubernetes/cfg/token.csv << EOF
8054b7219e601b121e8d2b4f73d255ad,kubelet-bootstrap,10001,"system:node-bootstrapper"
EOF

格式：token，用户名，UID，用户组

token也可自行生成替换：

head -c 16 /dev/urandom | od -An -t x | tr -d ' '

4. systemd管理apiserver

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-apiserver.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes API Server
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-apiserver \$KUBE_APISERVER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

5. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver
systemctl enable kube-apiserver

6. 授权kubelet-bootstrap用户允许请求证书

kubectl create clusterrolebinding kubelet-bootstrap \
--clusterrole=system:node-bootstrapper \
--user=kubelet-bootstrap

4.5 部署kube-controller-manager

1. 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf << EOF
KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--leader-elect=true \\
--master=127.0.0.1:8080 \\
--bind-address=127.0.0.1 \\
--allocate-node-cidrs=true \\
--cluster-cidr=10.244.0.0/16 \\
--service-cluster-ip-range=10.0.0.0/24 \\
--cluster-signing-cert-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--cluster-signing-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem  \\
--root-ca-file=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \\
--service-account-private-key-file=/opt/kubernetes/ssl/ca-key.pem \\
--experimental-cluster-signing-duration=87600h0m0s"
EOF

–master：通过本地非安全本地端口8080连接apiserver
–leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）
–cluster-signing-cert-file/–cluster-signing-key-file：自动为kubelet颁发证书的CA，与apiserver保持一致

2. systemd管理controller-manager

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-controller-manager.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Controller Manager
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-controller-manager.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-controller-manager \$KUBE_CONTROLLER_MANAGER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

3. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-controller-manager
systemctl enable kube-controller-manager

4.6 部署kube-scheduler

1. 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf << EOF
KUBE_SCHEDULER_OPTS="--logtostderr=false \
--v=2 \
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \
--leader-elect \
--master=127.0.0.1:8080 \
--bind-address=127.0.0.1"
EOF

–master：通过本地非安全本地端口8080连接apiserver
–leader-elect：当该组件启动多个时，自动选举（HA）

2. systemd管理scheduler

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-scheduler.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Scheduler
Documentation=https://github.com/kubernetes/kubernetes
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-scheduler.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-scheduler \$KUBE_SCHEDULER_OPTS
Restart=on-failure
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

3. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-scheduler
systemctl enable kube-scheduler

4. 查看集群状态

所有组件都已经启动成功，通过kubectl工具查看当前集群组件状态：

kubectl get cs

NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
scheduler            Healthy   ok                  
controller-manager   Healthy   ok                  
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-2               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-1               Healthy   {"health":"true"}

如上输出说明Master节点组件运行正常。

5. 部署Worker Node

下面还是在Master Node上操作，即同时作为Worker Node。

5.1 创建工作目录并拷贝二进制文件

在所有worker node创建工作目录：

mkdir -p /opt/kubernetes/{bin,cfg,ssl,logs}

从master节点拷贝：

cd ~/kubernetes/server/bin
cp kubelet kube-proxy /opt/kubernetes/bin   # 本地拷贝

5.2 部署kubelet

1. 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf << EOF
KUBELET_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--hostname-override=k8s-master1 \\
--network-plugin=cni \\
--kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig \\
--bootstrap-kubeconfig=/opt/kubernetes/cfg/bootstrap.kubeconfig \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml \\
--cert-dir=/opt/kubernetes/ssl \\
--pod-infra-container-image=lizhenliang/pause-amd64:3.0"
EOF

–hostname-override：显示名称，集群中唯一
–network-plugin：启用CNI
–kubeconfig：空路径，会自动生成，后面用于连接apiserver
–bootstrap-kubeconfig：首次启动向apiserver申请证书
–config：配置参数文件
–cert-dir：kubelet证书生成目录
–pod-infra-container-image：管理Pod网络容器的镜像

2. 配置参数文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kubelet-config.yml << EOF
kind: KubeletConfiguration
apiVersion: kubelet.config.k8s.io/v1beta1
address: 0.0.0.0
port: 10250
readOnlyPort: 10255
cgroupDriver: cgroupfs
clusterDNS:
- 10.0.0.2
clusterDomain: cluster.local 
failSwapOn: false
authentication:
  anonymous:
    enabled: false
  webhook:
    cacheTTL: 2m0s
    enabled: true
  x509:
    clientCAFile: /opt/kubernetes/ssl/ca.pem 
authorization:
  mode: Webhook
  webhook:
    cacheAuthorizedTTL: 5m0s
    cacheUnauthorizedTTL: 30s
evictionHard:
  imagefs.available: 15%
  memory.available: 100Mi
  nodefs.available: 10%
  nodefs.inodesFree: 5%
maxOpenFiles: 1000000
maxPods: 110
EOF

3. 生成bootstrap.kubeconfig文件

KUBE_APISERVER="https://10.1.1.204:6443" # apiserver IP:PORT
TOKEN="8054b7219e601b121e8d2b4f73d255ad" # 与token.csv里保持一致

# 生成 kubelet bootstrap kubeconfig 配置文件
kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

kubectl config set-credentials "kubelet-bootstrap" \
  --token=${TOKEN} \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user="kubelet-bootstrap" \
  --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

kubectl config use-context default --kubeconfig=bootstrap.kubeconfig

拷贝到配置文件路径：

cp bootstrap.kubeconfig /opt/kubernetes/cfg

4. systemd管理kubelet

cat > /usr/lib/systemd/system/kubelet.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Kubelet
After=docker.service
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kubelet \$KUBELET_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

5. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet

5.3 批准kubelet证书申请并加入集群

# 查看kubelet证书请求
kubectl get csr

NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-ngC06Pj7kmQUvmzBnbfLRxUVG1J90dlT2lWMkCNbnBA   26s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending

# 批准申请(approve后跟上一步生成的node-*)
kubectl certificate approve node-csr-uCEGPOIiDdlLODKts8J658HrFq9CZ--K6M4G7bjhk8A

# 查看节点
kubectl get node
NAME          STATUS     ROLES    AGE   VERSION
k8s-master1   NotReady   <none>   6s    v1.18.3

注：由于网络插件还没有部署，节点会没有准备就绪 NotReady。

5.4 部署kube-proxy

1. 创建配置文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf << EOF
KUBE_PROXY_OPTS="--logtostderr=false \\
--v=2 \\
--log-dir=/opt/kubernetes/logs \\
--config=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml"
EOF

2. 配置参数文件

cat > /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml << EOF
kind: KubeProxyConfiguration
apiVersion: kubeproxy.config.k8s.io/v1alpha1
bindAddress: 0.0.0.0
metricsBindAddress: 0.0.0.0:10249
clientConnection:
  kubeconfig: /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.kubeconfig
hostnameOverride: k8s-master1
clusterCIDR: 10.0.0.0/24
EOF

3. 生成kube-proxy.kubeconfig文件

生成kube-proxy证书：

# 切换工作目录
cd ~/TLS/k8s

# 创建证书请求文件
cat > kube-proxy-csr.json << EOF
{
  "CN": "system:kube-proxy",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

# 生成证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes kube-proxy-csr.json | cfssljson -bare kube-proxy

ls kube-proxy*pem
kube-proxy-key.pem  kube-proxy.pem

生成kubeconfig文件：

KUBE_APISERVER="https://10.1.1.204:6443"

kubectl config set-cluster kubernetes \
  --certificate-authority=/opt/kubernetes/ssl/ca.pem \
  --embed-certs=true \
  --server=${KUBE_APISERVER} \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

kubectl config set-credentials kube-proxy \
  --client-certificate=./kube-proxy.pem \
  --client-key=./kube-proxy-key.pem \
  --embed-certs=true \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

kubectl config set-context default \
  --cluster=kubernetes \
  --user=kube-proxy \
  --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

kubectl config use-context default --kubeconfig=kube-proxy.kubeconfig

拷贝到配置文件指定路径：

cp kube-proxy.kubeconfig /opt/kubernetes/cfg/

4. systemd管理kube-proxy

cat > /usr/lib/systemd/system/kube-proxy.service << EOF
[Unit]
Description=Kubernetes Proxy
After=network.target
[Service]
EnvironmentFile=/opt/kubernetes/cfg/kube-proxy.conf
ExecStart=/opt/kubernetes/bin/kube-proxy \$KUBE_PROXY_OPTS
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

5. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy

5.5 部署CNI网络

先准备好CNI二进制文件：

下载地址：https://github.com/containernetworking/plugins/releases/download/v0.8.6/cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz。

解压二进制包并移动到默认工作目录：

mkdir -p /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin

部署CNI网络：

wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel-rbac.yml
wget https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml
sed -i -r "s#quay.io/coreos/flannel:.*-amd64#lizhenliang/flannel:v0.12.0-amd64#g" kube-flannel.yml
# 这里需要一个国内镜像地址，国外的无法访问

默认镜像地址无法访问，修改为docker hub镜像仓库。

kubectl apply -f kube-flannel.yml

kubectl apply -f kube-fannel-rbac.yml

kubectl get pods -n kube-system
NAME                          READY   STATUS     RESTARTS   AGE
kube-flannel-ds-amd64-jj98k   0/1     Init:0/1   0          14s

kubectl get node
NAME          STATUS     ROLES    AGE   VERSION
k8s-master1   Ready   <none>   14m   v1.18.3

部署好网络插件，Node准备就绪。

5.6 授权apiserver访问kubelet

cat > apiserver-to-kubelet-rbac.yaml << EOF
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRole
metadata:
  annotations:
    rbac.authorization.kubernetes.io/autoupdate: "true"
  labels:
    kubernetes.io/bootstrapping: rbac-defaults
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
rules:
  - apiGroups:
      - ""
    resources:
      - nodes/proxy
      - nodes/stats
      - nodes/log
      - nodes/spec
      - nodes/metrics
      - pods/log
    verbs:
      - "*"
---
apiVersion: rbac.authorization.k8s.io/v1
kind: ClusterRoleBinding
metadata:
  name: system:kube-apiserver
  namespace: ""
roleRef:
  apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
  kind: ClusterRole
  name: system:kube-apiserver-to-kubelet
subjects:
  - apiGroup: rbac.authorization.k8s.io
    kind: User
    name: kubernetes
EOF

kubectl apply -f apiserver-to-kubelet-rbac.yaml

5.7 新增加Worker Node

1. 拷贝已部署好的Node相关文件到新节点(k8s-master1上执行)

在Master节点将Worker Node涉及文件拷贝到新节点10.1.1.151/186

scp -r /opt/kubernetes root@10.1.1.151:/opt/
scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@10.1.1.151:/usr/lib/systemd/system
scp -r /opt/cni/ root@10.1.1.151:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@10.1.1.151:/opt/kubernetes/ssl

scp -r /opt/kubernetes root@10.1.1.186:/opt/
scp -r /usr/lib/systemd/system/{kubelet,kube-proxy}.service root@10.1.1.186:/usr/lib/systemd/system
scp -r /opt/cni/ root@10.1.1.186:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ssl/ca.pem root@10.1.1.186:/opt/kubernetes/ssl

2. 删除kubelet证书和kubeconfig文件(k8s-worker1/2上执行)

rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*

注：这几个文件是证书申请审批后自动生成的，每个Node不同，必须删除重新生成。

3. 修改主机名(k8s-worker1/2上执行)

vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-worker1

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-worker1

vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-worker2

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-worker2

4. 启动并设置开机启动(k8s-worker1/2上执行)

systemctl daemon-reload
systemctl start kubelet
systemctl enable kubelet
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-proxy

5. 在Master上批准新Node kubelet证书申请

kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-mZ1Shcds5I90zfqQupi-GaI_4MeKl7PizK5dgOF2wC8   14s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending
node-csr-x-lWfrl2pFrMUblecU5NYgpn3zI6j_iiTmcKZ1JRefY   20s   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending

kubectl certificate approve node-csr-mZ1Shcds5I90zfqQupi-GaI_4MeKl7PizK5dgOF2wC8

kubectl certificate approve node-csr-x-lWfrl2pFrMUblecU5NYgpn3zI6j_iiTmcKZ1JRefY

6. 查看Node状态

kubectl get node
NAME         STATUS     ROLES    AGE   VERSION
k8s-master1   Ready      <none>   65m   v1.18.3
k8s-worker1    Ready      <none>   12m   v1.18.3
k8s-worker2    Ready      <none>   81s   v1.18.3

6. 部署Dashboard和CoreDNS

6.1 部署Dashboard

wget https://raw.githubusercontent.com/kubernetes/dashboard/v2.0.0-beta8/aio/deploy/recommended.yaml

默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：

vi recommended.yaml
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
  labels:
    k8s-app: kubernetes-dashboard
  name: kubernetes-dashboard
  namespace: kubernetes-dashboard
spec:
  ports:
    - port: 443
      targetPort: 8443
      nodePort: 30001
  type: NodePort
  selector:
    k8s-app: kubernetes-dashboard

kubectl apply -f recommended.yaml    # 这里有个坑，需要等待一段时间下方STATUS为Running才行

kubectl get pods,svc -n kubernetes-dashboard

NAME                                             READY   STATUS    RESTARTS   AGE
pod/dashboard-metrics-scraper-694557449d-dhlrq   1/1     Running   0          27s
pod/kubernetes-dashboard-9774cc786-7d6qn         1/1     Running   0          27s

NAME                                TYPE        CLUSTER-IP   EXTERNAL-IP   PORT(S)         AGE
service/dashboard-metrics-scraper   ClusterIP   10.0.0.36    <none>        8000/TCP        27s
service/kubernetes-dashboard        NodePort    10.0.0.154   <none>        443:30001/TCP   27s

访问地址：https://NodeIP:30001

创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色：

kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

获得token：

eyJhbGciOiJSUzI1NiIsImtpZCI6IlVZczd4TDN3VHRpLWdNUnRlc1BOY2E0T3Z1Q3UzQmlwUEZpaEZHclJ0MWcifQ.eyJpc3MiOiJrdWJlcm5ldGVzL3NlcnZpY2VhY2NvdW50Iiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9uYW1lc3BhY2UiOiJrdWJlLXN5c3RlbSIsImt1YmVybmV0ZXMuaW8vc2VydmljZWFjY291bnQvc2VjcmV0Lm5hbWUiOiJkYXNoYm9hcmQtYWRtaW4tdG9rZW4tNWRod2YiLCJrdWJlcm5ldGVzLmlvL3NlcnZpY2VhY2NvdW50L3NlcnZpY2UtYWNjb3VudC5uYW1lIjoiZGFzaGJvYXJkLWFkbWluIiwia3ViZXJuZXRlcy5pby9zZXJ2aWNlYWNjb3VudC9zZXJ2aWNlLWFjY291bnQudWlkIjoiMTMzZmVkODItM2Q3OC00ODk5LWJiMzYtY2YyZjU4NzgzZTRlIiwic3ViIjoic3lzdGVtOnNlcnZpY2VhY2NvdW50Omt1YmUtc3lzdGVtOmRhc2hib2FyZC1hZG1pbiJ9.gTuj33hMUmvgdPU499ifrn4V8AjinlRhzkw2ItdNRVdUmU6YLbSjZIp8WlPOkdtmDM2c3LCkLmnBqIabkIiIwb1HkNOtmglnFghzV8Td5GIGnoRqAmKPXO0aY4Y97w_X0sVC3DB34EY6soPlcI_v6_-nSqRC1rPOSJ9xd8yU774YHYucYqiU-ViiIgqHELo7BT6CVD1iLw4K_C5wfWs4o6htplhGpJ0edLPsZpwnTrW-4qn4d-EdKXcVJhpTUxxLoKL7HrerTwxeUMM1SL0vGnD5z2io9gybylubbgV7xRsSQQCwuXWqlzI6A_YWzl3-wmhwty4x9cWjQHMGw87YhA

使用输出的token登录Dashboard。

6.2 部署CoreDNS

CoreDNS用于集群内部Service名称解析。

curl -o ./coredns.yaml https://github.com/kubernetes/kubernetes/blob/e176e477195f92919724bd02f81e2b18d4477af7/cluster/addons/dns/coredns/coredns.yaml.sed
kubectl apply -f coredns.yaml    # 这个地方需要修改下把CLUSTER_DNS_IP变量删除

kubectl get pods -n kube-system     # 等待下方第一个STATUS为Running为准
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-5ffbfd976d-j6shb      1/1     Running   0          32s
kube-flannel-ds-amd64-2pc95   1/1     Running   0          38m
kube-flannel-ds-amd64-7qhdx   1/1     Running   0          15m
kube-flannel-ds-amd64-99cr8   1/1     Running   0          26m

DNS解析测试：

If you don't see a command prompt, try pressing enter.

/ # nslookup kubernetes
Server:    10.0.0.2
Address 1: 10.0.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name:      kubernetes
Address 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local

解析没问题。

7. 高可用架构（扩容多Master架构）

Kubernetes作为容器集群系统，通过健康检查+重启策略实现了Pod故障自我修复能力，通过调度算法实现将Pod分布式部署，并保持预期副本数，根据Node失效状态自动在其他Node拉起Pod，实现了应用层的高可用性。

针对Kubernetes集群，高可用性还应包含以下两个层面的考虑：Etcd数据库的高可用性和Kubernetes Master组件的高可用性。而Etcd我们已经采用3个节点组建集群实现高可用，本节将对Master节点高可用进行说明和实施。

Master节点扮演着总控中心的角色，通过不断与工作节点上的Kubelet和kube-proxy进行通信来维护整个集群的健康工作状态。如果Master节点故障，将无法使用kubectl工具或者API做任何集群管理。

Master节点主要有三个服务kube-apiserver、kube-controller-manager和kube-scheduler，其中kube-controller-manager和kube-scheduler组件自身通过选择机制已经实现了高可用，所以Master高可用主要针对kube-apiserver组件，而该组件是以HTTP API提供服务，因此对他高可用与Web服务器类似，增加负载均衡器对其负载均衡即可，并且可水平扩容。

多Master架构图：

img

7.1 安装Docker

同上，不再赘述。

7.2 部署Master2 Node（10.1.1.230）

Master2 与已部署的Master1所有操作一致。所以我们只需将Master1所有K8s文件拷贝过来，再修改下服务器IP和主机名启动即可。

1. 创建etcd证书目录

在Master2创建etcd证书目录：

mkdir -p /opt/etcd/ssl

2. 拷贝文件（Master1操作）

拷贝Master1上所有K8s文件和etcd证书到Master2：

scp -r /opt/kubernetes root@10.1.1.230:/opt
scp -r /opt/cni/ root@10.1.1.230:/opt
scp -r /opt/etcd/ssl root@10.1.1.230:/opt/etcd
scp /usr/lib/systemd/system/kube* root@10.1.1.230:/usr/lib/systemd/system
scp /usr/bin/kubectl  root@10.1.1.230:/usr/bin

3. 删除证书文件

删除kubelet证书和kubeconfig文件：

rm -f /opt/kubernetes/cfg/kubelet.kubeconfig 
rm -f /opt/kubernetes/ssl/kubelet*

4. 修改配置文件IP和主机名

修改apiserver、kubelet和kube-proxy配置文件为本地IP：

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver.conf 
...
--bind-address=10.1.1.230 \
--advertise-address=10.1.1.230 \
...

vi /opt/kubernetes/cfg/kubelet.conf
--hostname-override=k8s-master2

vi /opt/kubernetes/cfg/kube-proxy-config.yml
hostnameOverride: k8s-master2

5. 启动设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start kube-apiserver
systemctl start kube-controller-manager
systemctl start kube-scheduler
systemctl start kubelet
systemctl start kube-proxy
systemctl enable kube-apiserver
systemctl enable kube-controller-manager
systemctl enable kube-scheduler
systemctl enable kubelet
systemctl enable kube-proxy

6. 查看集群状态

kubectl get cs
NAME                 STATUS    MESSAGE             ERROR
scheduler            Healthy   ok                  
controller-manager   Healthy   ok                  
etcd-1               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-2               Healthy   {"health":"true"}   
etcd-0               Healthy   {"health":"true"}

7. 批准kubelet证书申请

kubectl get csr
NAME                                                   AGE   SIGNERNAME                                    REQUESTOR           CONDITION
node-csr-JYNknakEa_YpHz797oKaN-ZTk43nD51Zc9CJkBLcASU   85m   kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet   kubelet-bootstrap   Pending

kubectl certificate approve node-csr-JYNknakEa_YpHz797oKaN-ZTk43nD51Zc9CJkBLcASU

kubectl get node
NAME          STATUS   ROLES    AGE   VERSION
k8s-master1    Ready    <none>   34h   v1.18.3
k8s-master2   Ready    <none>   83m   v1.18.3
k8s-worker1     Ready    <none>   33h   v1.18.3
k8s-worker2     Ready    <none>   33h   v1.18.3

7.3 部署Nginx负载均衡器

kube-apiserver高可用架构图：

img

Nginx是一个主流Web服务和反向代理服务器，这里用四层实现对apiserver实现负载均衡。
Keepalived是一个主流高可用软件，基于VIP绑定实现服务器双机热备，在上述拓扑中，Keepalived主要根据Nginx运行状态判断是否需要故障转移（偏移VIP），例如当Nginx主节点挂掉，VIP会自动绑定在Nginx备节点，从而保证VIP一直可用，实现Nginx高可用。

1. 安装软件包（主/备）

yum install epel-release -y
yum install nginx keepalived -y

2. Nginx配置文件（主/备一样）

cat > /etc/nginx/nginx.conf << "EOF"
user nginx;
worker_processes auto;
error_log /var/log/nginx/error.log;
pid /run/nginx.pid;

include /usr/share/nginx/modules/*.conf;

events {
    worker_connections 1024;
}

# 四层负载均衡，为两台Master apiserver组件提供负载均衡
stream {

    log_format  main  '$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';

    access_log  /var/log/nginx/k8s-access.log  main;

    upstream k8s-apiserver {
       server 10.1.1.204:6443;   # Master1 APISERVER IP:PORT
       server 10.1.1.230:6443;   # Master2 APISERVER IP:PORT
    }

    server {
       listen 6443;
       proxy_pass k8s-apiserver;
    }
}

http {
    log_format  main  '$remote_addr - $remote_user [$time_local] "$request" '
                      '$status $body_bytes_sent "$http_referer" '
                      '"$http_user_agent" "$http_x_forwarded_for"';

    access_log  /var/log/nginx/access.log  main;

    sendfile            on;
    tcp_nopush          on;
    tcp_nodelay         on;
    keepalive_timeout   65;
    types_hash_max_size 2048;

    include             /etc/nginx/mime.types;
    default_type        application/octet-stream;

    server {
        listen       80 default_server;
        server_name  _;

        location / {
        }
    }
}
EOF

3. keepalived配置文件（Nginx Master）

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
global_defs { 
   notification_email { 
     acassen@firewall.loc 
     failover@firewall.loc 
     sysadmin@firewall.loc 
   } 
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc  
   smtp_server 127.0.0.1 
   smtp_connect_timeout 30 
   router_id NGINX_MASTER
} 
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}
vrrp_instance VI_1 { 
    state MASTER 
    interface ens33
    virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的 
    priority 100    # 优先级，备服务器设置 90 
    advert_int 1    # 指定VRRP 心跳包通告间隔时间，默认1秒 
    authentication { 
        auth_type PASS      
        auth_pass 1111 
    }  
    # 虚拟IP
    virtual_ipaddress { 
        10.1.1.170/24
    } 
    track_script {
        check_nginx
    } 
}
EOF

vrrp_script：指定检查nginx工作状态脚本（根据nginx状态判断是否故障转移）
virtual_ipaddress：虚拟IP（VIP）

检查nginx状态脚本：

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh  << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ps -ef |grep nginx |egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
    exit 1
else
    exit 0
fi
EOF

chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh

4. keepalived配置文件（Nginx Backup）

cat > /etc/keepalived/keepalived.conf << EOF
global_defs { 
   notification_email { 
     acassen@firewall.loc 
     failover@firewall.loc 
     sysadmin@firewall.loc 
   } 
   notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc  
   smtp_server 127.0.0.1 
   smtp_connect_timeout 30 
   router_id NGINX_BACKUP
} 
vrrp_script check_nginx {
    script "/etc/keepalived/check_nginx.sh"
}
vrrp_instance VI_1 { 
    state BACKUP 
    interface ens33
    virtual_router_id 51 # VRRP 路由 ID实例，每个实例是唯一的 
    priority 90
    advert_int 1
    authentication { 
        auth_type PASS      
        auth_pass 1111 
    }  
    virtual_ipaddress { 
        10.1.1.170/24
    } 
    track_script {
        check_nginx
    } 
}
EOF

上述配置文件中检查nginx运行状态脚本：

cat > /etc/keepalived/check_nginx.sh  << "EOF"
#!/bin/bash
count=$(ps -ef |grep nginx |egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
    exit 1
else
    exit 0
fi
EOF

chmod +x /etc/keepalived/check_nginx.sh

注：keepalived根据脚本返回状态码（0为工作正常，非0不正常）判断是否故障转移。

5. 启动并设置开机启动

systemctl daemon-reload
systemctl start nginx
systemctl start keepalived
systemctl enable nginx
systemctl enable keepalived

6. 查看keepalived工作状态

ip a

可以看到，在ens33网卡绑定了10.1.1.170虚拟IP，说明工作正常。

7. Nginx+Keepalived高可用测试

关闭主节点Nginx，测试VIP是否漂移到备节点服务器。

在Nginx Master执行 pkill nginx
在Nginx Backup，ip addr命令查看已成功绑定VIP。

8. 访问负载均衡器测试

找K8s集群中任意一个节点，使用curl查看K8s版本测试，使用VIP访问：

curl -k https://10.1.1.170:6443/version
{
  "major": "1",
  "minor": "18",
  "gitVersion": "v1.18.3",
  "gitCommit": "2e7996e3e2712684bc73f0dec0200d64eec7fe40",
  "gitTreeState": "clean",
  "buildDate": "2020-05-20T12:43:34Z",
  "goVersion": "go1.13.9",
  "compiler": "gc",
  "platform": "linux/amd64"
}

可以正确获取到K8s版本信息，说明负载均衡器搭建正常。该请求数据流程：curl -> vip(nginx) -> apiserver。

通过查看Nginx日志也可以看到转发apiserver IP：

tail /var/log/nginx/k8s-access.log -f
10.1.1.170 10.1.1.204:6443 - [30/May/2020:11:15:10 +0800] 200 422
10.1.1.170 10.1.1.230:6443 - [30/May/2020:11:15:26 +0800] 200 422

到此还没结束，还有下面最关键的一步。

7.4 修改所有Worker Node连接LB VIP

试想下，虽然我们增加了Master2和负载均衡器，但是我们是从单Master架构扩容的，也就是说目前所有的Node组件连接都还是Master1，如果不改为连接VIP走负载均衡器，那么Master还是单点故障。

因此接下来就是要改所有Worker Node组件配置文件，由原来10.1.1.204修改为10.1.1.170（VIP）：

角色	IP
k8s-master1	10.1.1.204
k8s-master2	10.1.1.230
k8s-worker1	10.1.1.151
k8s-worker2	10.1.1.186

sed -i 's#10.1.1.204:6443#10.1.1.170:6443#' /opt/kubernetes/cfg/*
systemctl restart kubelet
systemctl restart kube-proxy

检查节点状态：kubectl get node

NAME          STATUS   ROLES    AGE    VERSION
k8s-master    Ready    <none>   34h    v1.18.3
k8s-master2   Ready    <none>   101m   v1.18.3
k8s-node1     Ready    <none>   33h    v1.18.3
k8s-node2     Ready    <none>   33h    v1.18.3

至此，一套完整的 Kubernetes 高可用集群就部署完成了！

8. KUBECONFIG配置

8.1 生成管理员证书【master执行】

[root@k8s-master1 ~]# cd /root/TLS/k8s/
root@k8s-master1 k8s]# vim admin-csr.json

写入如下内容：

{
  "CN": "admin",
  "hosts": [],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "BeiJing",
      "ST": "BeiJing",
      "O": "system:masters",
      "OU": "System"
    }
  ]
}

颁发管理员(admin)证书

[root@master1 k8s]# cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=kubernetes admin-csr.json | cfssljson -bare admin

[root@master1 k8s]# ls admin*
admin.csr  admin-csr.json  admin-key.pem  admin.pem

8.2 创建kubeconfig文件【master执行】

设置集群参数

[root@k8s-master1 k8s]# kubectl config set-cluster kubernetes \
--server=https://172.26.46.69:6443 \
--certificate-authority=ca.pem \
--embed-certs=true \
--kubeconfig=config

TIPS

这里--server制定的是master节点IP，或者是master集群的虚拟IP（VIP）

设置客户端认证参数

[root@k8s-master1 k8s]# kubectl config set-credentials cluster-admin \
--certificate-authority=ca.pem \
--embed-certs=true \
--client-key=admin-key.pem \
--client-certificate=admin.pem \
--kubeconfig=config

设置上下文参数
```
# 设置上下文
[root@k8s-master1 k8s]# kubectl config set-context default \
--cluster=kubernetes \
--user=cluster-admin \
--kubeconfig=config
  
#设置默认上下文
[root@k8s-master1 k8s]# kubectl config use-context default --kubeconfig=config
```
TIPS

最终会生成一个config文件，这个文件里存的就是访问k8s集群的密钥

一般存放于~/.kube/config

一般用于用户鉴权、远程管理k8s集群(在其他主机节点使用kubectl命令)，或者helm等插件的权限访问配置

9. Helm安装（可选）

9.1 源码安装

https://github.com/helm/helm/releases/tag/v3.2.4 官网3.2.4版本下载地址

[root@K8s-master ~]# tar -zxvf  helm-v3.2.4-linux-amd64.tar.gz
[root@k8s-master src]# mv linux-amd64/helm /usr/local/bin
[root@k8s-master src]# helm version
version.BuildInfo{Version:"v3.2.4", GitCommit:"0ad800ef43d3b826f31a5ad8dfbb4fe05d143688", GitTreeState:"clean", GoVersion:"go1.13.12"}

9.2 常用 Chart 源

添加 chart 库

# helm官网 chart 库，稳定
[root@k8s-master ~]# helm repo add  stable https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com
# 阿里云chart 库，速度最快
[root@k8s-master ~]# helm repo add  aliyuncs https://apphub.aliyuncs.com

查看当前集群有哪些 chart 库

[root@k8s-master ~]# helm repo list
NAME        URL                                              
stable      https://kubernetes-charts.storage.googleapis.com/
aliyuncs    https://apphub.aliyuncs.com

查看某个 chart 库当中有哪些可安装程序

[root@k8s-master ~]# helm search repo aliyuncs
NAME                                    CHART VERSION   APP VERSION                     DESCRIPTION                                       
aliyuncs/admin-mongo                    0.1.0           1                               MongoDB管理工具(web gui)                          
aliyuncs/aerospike                      0.3.2           v4.5.0.5                        A Helm chart for Aerospike in Kubernetes

9.3 部署 Helm 应用

[root@k8s-master ~]# helm install nginx  aliyuncs/nginx
NAME: nginx
LAST DEPLOYED: Thu Jun 25 17:29:46 2020
NAMESPACE: default
STATUS: deployed
REVISION: 1
TEST SUITE: None
NOTES:
Get the NGINX URL:

  NOTE: It may take a few minutes for the LoadBalancer IP to be available.
        Watch the status with: 'kubectl get svc --namespace default -w nginx'

  export SERVICE_IP=$(kubectl get svc --namespace default nginx --template "{{ range (index .status.loadBalancer.ingress 0) }}{{.}}{{ end }}")
  echo "NGINX URL: http://$SERVICE_IP/"

9.4 查看helm 生成应用、卸载应用

查看集群中有哪些 helm 应用

[root@k8s-master1 ~]# helm list
NAME    NAMESPACE   REVISION    UPDATED                                 STATUS      CHART       APP VERSION
nginx   default     1           2020-07-02 20:03:36.008528631 -0400 EDT deployed    nginx-5.1.5 1.16.1

卸载应用

helm uninstall +应用名

# helm uninstall +应用名
[root@k8s-master1 ~]# helm uninstall nginx
release "nginx" uninstalled

注意helm3区别于helm2 :

Helm 2 是 C/S 架构，主要分为客户端 helm 和服务端 Tiller; 与之前版本相同，Helm 3 同样在 Release 页面提供了预编译好的二进制文件。差别在于原先的二进制包下载下来你会看到 helm 和 tiller 。而 Helm 3 则只有 helm 的存在了

Tiller 主要用于在 Kubernetes 集群中管理各种应用发布的版本，在 Helm 3 中移除了 Tiller, 版本相关的数据直接存储在了 Kubernetes 中。

原先，由于有 RBAC 的存在，我们在开始使用时，必须先创建一个 ServiceAccount 而现在 Helm 的权限与当前的 KUBECONFIG (默认为～/.kube/config文件)中配置用户的权限相同，非常容易进行控制

10. 问题总结

10.1 通过kubectl logs pod-xxx -n namespace不能查看日志的解决办法

[root@test-master-113 kube-proxy]# kubectl logs prometheus-2159841327-pgfsv -n kube-system prometheus 
Error from server (Forbidden): Forbidden (user=kubernetes, verb=get, resource=nodes, subresource=proxy) ( pods/log prometheus-2159841327-pgfsv)

执行以下命令

kubectl create clusterrolebinding kube-apiserver:kubelet-apis --clusterrole=system:kubelet-api-admin --user kubernetes

10.2 排查node节点一直处于not ready 状态

journalctl -f -u kubelet